安塞特低滲油田動態(tài)裂縫變化特征及其影響

郭發(fā)榮 （中國石油長慶油田分公司油田開發(fā)處，陜西 西安710018）

王洪偉 （中國石油大慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163721）

安明勝 （中國石油長慶油田分公司油田開發(fā)處，陜西 西安710018）

張歡 （中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安710021）

胡曉麗 （中國石油測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安710021）

1 概況

安塞油田位于鄂爾多斯盆地中部，以內(nèi)陸淡水湖泊三角洲沉積為主，主力油層長6油藏為典型的低滲、低壓、低產(chǎn)油藏，空氣滲透率1.29mD，壓力系數(shù)0.7～0.8，油井自然產(chǎn)能極低，油井初產(chǎn)僅0.3～0.5t／d。故常規(guī)鉆井、試油一般無自然產(chǎn)能，均須經(jīng)壓裂改造方可獲得工業(yè)油流［1～3］。

采油井壓裂時，一般加砂量20～40m3，單井產(chǎn)量可大幅提高，投產(chǎn)后初期單井產(chǎn)量基本能達到2～4t／d。油層經(jīng)壓裂改造后，會形成人工壓裂縫，人工壓裂縫一般為垂直縫，半縫長100m左右，延伸方向以 NE向為主，平均為68.9°［4，5］。

2 動態(tài)裂縫展布方向

地層應(yīng)力性質(zhì)決定動態(tài)裂縫展布方向。安塞油田王窯區(qū)塊開展了4口井地應(yīng)力測試，4口井主應(yīng)力差值平均為5.4MPa，最大為8.3MPa，最小也有3.4MPa。說明應(yīng)力各向異性很強，無論是注水開發(fā)過程中產(chǎn)生的動態(tài)縫，還是采油井壓裂縫，方向都較為單一。

油田長期生產(chǎn)動態(tài)也驗證了上述結(jié)論，注水產(chǎn)生的動態(tài)裂縫和采油井的壓裂縫都是沿著最大主應(yīng)力展布，即沿著北東-西南向展布。分析王窯南區(qū)開采圖 （圖1），可以看出油田經(jīng)過長期的注水，注水井的注入水促使動態(tài)裂縫不斷延伸，將主向采油井水淹，平面上形成有規(guī)律的一條條裂縫線，方向都是北東-西南向，形成“一排注水井注水＋一排采油井采油”的開發(fā)格局。

3 動態(tài)裂縫變化特征

3.1 注水井動態(tài)裂縫延伸速度

油藏開發(fā)初期注水井是不壓裂投注的，一般采用擠活性水或爆燃投注，初期注水井近井地帶沒有裂縫，裂縫初始長度可認為是0m；而通過近年來的試井解釋可以發(fā)現(xiàn)，注水井注入水產(chǎn)生的裂縫半縫長平均為106m，說明注水過程會導(dǎo)致裂縫的緩慢延伸。以王窯區(qū)X20－06注水井為例，該井在2009年10月、2011年3月、2012年4月開展了3次試井，2009年的試井曲線為復(fù)合型 （圖2（a）），曲線特征為上翹型，說明油層還沒有產(chǎn)生明顯的裂縫型滲流，可認為裂縫長度為0m；2011年的試井曲線為裂縫型 （圖2（b）），曲線特征為大平行型，說明油層產(chǎn)生了明顯的裂縫型滲流，計算此時的裂縫長度為38m；2012年的試井曲線為裂縫型 （圖2（c）），曲線特征為小平行型，說明油層仍為明顯的裂縫型滲流，計算此時的裂縫長度為80m。該井的試井結(jié)果說明注水井產(chǎn)生的裂縫是動態(tài)變化的，這一現(xiàn)象反映了注水持續(xù)作用條件下，地層壓力逐漸升高產(chǎn)生的裂縫從無到有、從小到大的特征。

圖1 安塞油田王窯南區(qū)注水產(chǎn)生的動態(tài)裂縫圖

圖2 王窯區(qū)X20－06注水井在3個不同時期測試的試井曲線

為了更準確地了解注水井的動態(tài)裂縫變化特征，從王窯區(qū)全部注水井中篩選出18口重復(fù)開展過試井的注水井進行對比，2次試井平均間隔周期為24.4個月，2次試井平均半縫長差值為110.8m，由此可計算出注水井的動態(tài)裂縫平均延伸速度為55m／a。

3.2 采油井動態(tài)裂縫閉合速度

安塞油田為典型的超低滲、低壓、低產(chǎn)油藏，儲層巖石似磨刀石，油井常規(guī)無初產(chǎn)、經(jīng)壓裂改造后才有工業(yè)油流，人工壓裂縫初始半縫長平均為110m；而通過近年來的試井解釋可以發(fā)現(xiàn)，采油井的裂縫半縫長平均為41m，說明采油井的抽吸過程會導(dǎo)致裂縫的緩慢閉合。為了詳細計算裂縫的閉合速度，可以建立一個區(qū)塊的巖石力學模型，綜合考慮滲流機理和地質(zhì)特征等因素，模擬出原始地層條件下的初始壓裂縫長度，再通過試井資料計算出長期生產(chǎn)后的壓裂縫長度，從而實現(xiàn)對特低滲透油層壓裂縫的動態(tài)描述［6～8］。

基于美國STIM－LAB公司開發(fā)的Gohfer壓裂軟件，利用壓裂液及支撐劑綜合數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)計算法建立全三維裂縫擴展模型，可預(yù)測地層的水力壓裂縫剖面，計算單井人工壓裂縫幾何形態(tài)［9，10］。以王窯區(qū)X26－06采油井為例，該井1997年11月投產(chǎn)，將初始數(shù)值模擬結(jié)果與后期生產(chǎn)的試井結(jié)果進行對比，2011年10月試井結(jié)果顯示半縫長為66.8m，2013年6月試井結(jié)果顯示半縫長為28.9m。對比結(jié)果顯示采油井的壓裂縫是動態(tài)變化的。

從王窯區(qū)全部采油井中篩選出20口重復(fù)開展過試井的采油井進行對比，2次試井平均間隔周期為19.1個月，2次試井平均半縫長差值為15.8m，由此可計算出采油井的動態(tài)裂縫平均閉合速度為10m／a。

4 動態(tài)裂縫對油田開發(fā)政策的影響

4.1 縫網(wǎng)匹配

隨著對注水井動態(tài)裂縫規(guī)律認識的深入，發(fā)現(xiàn)動態(tài)裂縫對井網(wǎng)部署的優(yōu)劣有著決定性作用。對井網(wǎng)與注水井動態(tài)裂縫進行匹配優(yōu)化，可以最大限度地發(fā)揮油藏潛力。

以安塞油田杏河區(qū)為例，1993年采取正方形反九點井網(wǎng)開發(fā)，主向采油井投產(chǎn)后含水快速上升，主向采油井水淹比例達到50%，水淹比例較很高。從井網(wǎng)和裂縫匹配關(guān)系分析，正方形反九點井網(wǎng)匹配性較差，易造成主向采油井快速水淹。根據(jù)這一特點，對井網(wǎng)進行了優(yōu)化，采用了矩形井網(wǎng)開發(fā)，這種井網(wǎng)大幅減少了油井水淹比例，提高了壓力梯度，增長了油井穩(wěn)產(chǎn)期。以安塞油田塞130區(qū)為例，2002年采取矩形井網(wǎng)開發(fā)，已注水11a，全區(qū)水淹比例僅為5.5%，總體開發(fā)動態(tài)平穩(wěn)，綜合含水率一直保持在35%以下，開發(fā)效果較好。井網(wǎng)與動態(tài)裂縫的匹配優(yōu)化歷程，說明裂縫發(fā)育的特低滲透油藏更適合采用小排距的矩形井網(wǎng)。

4.2 利用重復(fù)壓裂延長采油井動態(tài)裂縫

采油井動態(tài)裂縫不斷縮短的規(guī)律決定著采油井的地下滲流通道是不斷變短的，滲流狀況是不斷變差的，單井產(chǎn)量是不斷遞減的。按照采油井動態(tài)裂縫平均閉合10m／a的速度來計算，平均5a左右時間采油井的初始壓裂縫會縮短一半。這會對油田開發(fā)造成不利影響，需要采取措施延長裂縫長度，改善開發(fā)效果。如X18－23井，2009年7月試井測得半縫長為15.3m，2011年3月重復(fù)壓裂，2012年6月再次試井，測得半縫長增加到35.4m。這些資料說明多次壓裂可有效地延長裂縫長度，提高單井產(chǎn)量。所以在各方面條件允許的情況下，裂縫側(cè)向井可每隔5a左右時間重復(fù)壓裂一次。歷年來對120口采油井實施了多次重復(fù)壓裂，平均壓裂2～3次，成功率98.1%，平均單井日增油1.30t，當年累計增油合計5.45×104t。

5 結(jié)論

1）安塞油田地層最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力差異較大，決定著動態(tài)裂縫展布方向單一，主要沿著北東-西南向展布。

2）安塞油田注水井的動態(tài)裂縫平均延伸速度為55m／a，采油井的動態(tài)裂縫平均閉合速度為10m／a。

3）研究注水井動態(tài)裂縫變化特征對不同井網(wǎng)開發(fā)效果的影響，發(fā)現(xiàn)裂縫發(fā)育的特低滲透油藏更適合采用小排距的矩形井網(wǎng)。研究采油井動態(tài)裂縫變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)采取周期性的重復(fù)壓裂措施可延長裂縫長度，提高單井產(chǎn)能，改善開發(fā)效果。

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